“手撕钢”发展历程和未来展望

“手撕钢”即宽幅超薄不锈精密带钢，它是国家重大战略和重点新兴领域急需的关键核心材料之一。从2016年起，太钢集团成立研发团队，开始开发“手撕钢”工艺技术和产品，历时近10年的研发和创新，先后经历极限规格的突破、功能新材料量产等阶段，在生产一代、研发一代、储备一代的新产品开发思想指导下，“手撕钢”正开启新一代智能材料研发与创新，让“手撕钢”从跟跑者变身为领跑者。

极限规格及性能的突破

2016年以前，由于技术质量要求高、工艺控制难度大，“手撕钢”制造技术长期被日本、德国、美国等国外少数企业垄断，而且宽度仅有350毫米到400毫米，400毫米以上是国际空白。在“手撕钢”研发之前，国内超薄精密带钢全部依赖进口，价格最高达每公斤20万元，且厚度0.03毫米以下产品对我国严格禁售，使得我国长期面临“高价买”和被“卡脖子”困境。特别是航天、核电等领域的快速发展，对超宽幅超薄带钢提出了向更薄更宽更硬的发展需求，市场潜力巨大。

宽幅“手撕钢”的研发生产是世界性难题，由于其宽、薄、精的特点和产品的尺寸精度、性能、板形、表面等方面的要求，生产中面临着钢质纯净度、带材控形控性、多品种柔性化、稳定生产、极限性能这五大难题和缺少成熟工艺技术且没有成套装备和产线的“两缺”局面。面对国家重大战略和重点新兴领域飞速发展，在“鼓励创新、宽容失败、反对守成”“闻新则喜、闻新则动、以新制胜”的创新理念驱动下，“手撕钢”研发团队勇挑重担，迎难而上，决心突破被“卡脖子”的局面。

太钢作为全球不锈钢行业的领军企业，曾经冶炼出新中国第一炉不锈钢，多少年来，坚持不忘产业报国初心，牢记大国重器使命，勇挑技术创新责任。别人能干，我们也能干得更好。针对“手撕钢”生产的问题，团队成立了钢质纯净度、轧制控形工艺、高等级表面精度、产品性能五大核心工艺技术组。

“手撕钢”的研发生产先要解决的是原料钢质纯净度问题。常规冶炼钢质中存在一定的夹杂物，一般钢中夹杂物直径为5微米~50微米，几乎与超薄带钢的厚度相当，会导致带钢轧制穿孔。团队提出了钢质高纯净和夹杂物微细化调控思路：首次创新开发了高纯度精炼技术，攻克了不锈钢低氧高纯净化与夹杂物塑性化双向调控难题，精密带钢中夹杂物尺寸小于1微米，且呈塑性化，达到世界最好水平。

解决了原料问题，超薄“手撕钢”轧制难题紧随而来。轧制“手撕钢”就像“擀面”一样，要经过轧制、退火等多个工序。由于带钢宽厚比大，轧制过程轧辊挠曲变形，辊端压靠严重，无法实现高精度轧制。同时，带钢幅宽大、厚度薄，生产过程更容易发生抽带、断带、塌卷等严重问题。团队经过700多次试验开发出“手撕钢”高精度轧制控形技术，实现了世界最薄最宽的0.02毫米×640毫米带钢高精度稳定轧制，厚度精度达±1微米，板形平整度达到＜0.1毫米/米。

航天、电子等高端领域的基础材料需求特点是：品种多、性能功能要求高。硬态产品要求硬度高、疲劳寿命长，软态产品加工变形量大，塑性要求高，功能性产品要求超平、磁性低等，技术含量高，工艺难度大。团队首创精密带钢性能控制技术，研制出世界综合性能最优的硬态超薄带钢产品（维氏硬度＞600、疲劳寿命达20万次）和世界综合性能最优的软态超薄带钢产品，极限变形量比国外最好水平大56%。

在以上工艺生产技术基础上，团队自主设计、集成建设全球首条宽幅超薄不锈精密带钢的全流程、智能化生产线，研制出微张力均衡控制、螺旋芯轴展平辊等关键装备，实现宽幅超薄精密带钢高质量稳定生产，单卷长度达2万米以上，是窄幅世界最好水平的2.5倍，引领国际超薄不锈钢精密带钢装备及生产技术发展。

2020年7月份，一场基于厚度为0.015毫米宽度400毫米以上的新能源汽车电池用特殊不锈钢精密箔材攻关开始了。轧机设计极限是0.02毫米，从理论上来说要做到0.015毫米根本不具备条件，热处理、清洗、拉矫、纵切机组都面临着同样的问题。因此，全公司的设备必须进一步升级改造，必须提高设备功能精度和工艺控制精度。面对这次全新的挑战，研发团队在太钢领导的部署下组织了多次专题会议，分析0.015毫米精密不锈钢箔生产的可行性，在解决了一系列难题后，终于在2020年8月16日完成轧制，标志着太钢精密带生产技术又上了一个台阶。

“手撕钢”团队对不锈钢超薄精带制造系列理论和工艺技术进行了重大创新。其整体工艺技术已获得授权发明专利20件，拥有专有技术227项，制定国家标准、业标准、团体标准各1项，发表论文74篇。该团队首次实现了世界最宽最薄“手撕钢”的批量生产，解决了超薄不锈钢材料被“卡脖子”难题，填补了宽幅超薄带钢的世界空白。行业专家评价：“填补多项空白，成果达到国际领先水平”。

“手撕钢”项目在2019年荣获了冶金科学技术奖唯一的特等奖和2020年中国工业大奖，第二十一届中国国际工业博览会CIIF大奖，第四届全国质量创新大赛QIC-V级成果（一等奖），领跑了世界不锈钢工业技术发展，提升了我国高端钢铁新材料制造水平。2021年，山西太钢不锈钢精密带钢有限公司荣获了全国五一劳动奖章。央视《新闻联播》、《人民日报》、新华社、中新社、《中国冶金报》等媒体相继对“手撕钢”进行了报道。

宽幅超薄不锈精密带钢支撑了我国高科技领域的创新与突破，对保障国家关键材料供给安全具有重大战略意义。“手撕钢”在战略和尖端领域应用实现由无到有，用于军工防爆片、航天压力传感器、核电屏蔽罩等；在高端制造领域实现替代进口，用于军工防辐射服（占有率100%），苹果手机背板（占有率60%）、新一代USB接口（占有率33%）等。在其它高端领域应用广泛。特别是“手撕钢”引领了钢铁工业的技术发展，解决了国家关键材料被“卡脖子”的难题，“手撕钢”家喻户晓、蜚声中外，增强了民族自信心。

功能性“手撕钢”的产品开发

2020年5月12日，习近平总书记在太钢视察时，高度评价“手撕钢”：“把百炼钢变成了‘绕指柔’”，同时强调“产品和技术是企业的安身立命之本”，勉励太钢“再接再厉，在高端制造业科技创新上不断勇攀高峰，在支撑先进制造业方面迈出新的更大步伐”。总书记的嘱托和期望，对“手撕钢”研发团队是巨大鼓舞和鞭策。研发团队始终坚持“生产一代、研发一代、储备一代”为引领，着眼国际前沿科技研发，立足本职本岗以实际行动加快新产品、新工艺创新和自主研发。

近年来，该团队在第一代极限规格“手撕钢”系列产品基础上，围绕“手撕钢”研发生产全过程，以高技术产品应用为导向，紧跟材料应用前沿，同时，组建了先进不锈钢全国重点实验室、山西省科技创新领军团队、山西省企业技术中心等，并与上海交通大学、北京科技大学、太原科技大学等高校联合，在新产品、新技术、新材料等方面发力，在5G无磁不锈钢精密带材为代表的7个高端市场急需的关键材料及技术创新攻关组。

超导材料因其独特的零电阻、完全抗磁性等特征，引导着能源、电力、交通、医疗、大科学装置等领域的颠覆性变革，是科技前沿的关键材料。2023年工信部印发了前沿材料产业化重点发展指导，高温超导成为我国第一批15项重点发展的前沿材料产业之一，同年工业强基专项”获批立项，太钢和上海超导等行业领头企业成立创新联合体，加速建设超导全产业链生产研发基地，推动高温超导产业的快速发展。

新产品C276箔材由于其具有高强度、高耐蚀等特性成为第二代高温超导基材首选。它具有多层氧化物的载体，主要功能是提供支撑和力学性能。由于需在基材表面进行磁控溅射、脉冲激光沉积精密加工，对基材提出了超薄、高温力学性能、高平整度、高表面质量、低粗糙度、大卷重长米数要求。针对C276箔材超薄、高强度等特性，他们研究开发了特殊合金轧制工艺和辊系、多轧程+精准热处理工艺和全流程多维度张力调整工艺，顺利实现了最薄0.03毫米、最长5000米箔材的量产。同时，太钢提供的基材用到了多个高精尖领域，创造了多项全球第一，比如应用于全球首台高温超导聚变装置、以及助力中科院等离子体所创造超导磁体26.8T世界纪录等。它的量产为国产高温超导基材提供了材料保障，助力行业快速发展。

掩膜板其主要作用为定义显示屏幕像素密度和大小，通过精准定位遮挡区域，可实现将不同发光材料蒸镀至基板上，是OLED（有机发光二极管）显示屏幕生产过程中的关键模具，被称为OLED显示行业的光刻机。在OLED显示产业链上，掩膜板对OLED显示品质至关重要，是阻碍产业的发展的瓶颈。由于被国外垄断，国内显示屏技术与三星有代差，产业链呈现“越往上游越被垄断”“越是关键越空白”局面。掩膜板也是国家“十三五”战略性新兴产业发展规划中新型显示技术关键材料之一，2022年工信部工业强基项目立项，项目整合产业链相关企业，涵盖了生产、使用、评价全过程，其中太钢承担了箔材的研发。

掩膜板加工过程需要在手机大小面积内通过精密光学蚀刻加工200万个微孔，孔径只有30微米，并且任意一个孔有问题，整个材料就要报废，这就对材料提出了：近零夹杂物、微米级尺寸精度、零缺陷等技术要求。针对掩膜板的高要求，他们开发了多联真空熔炼钢质超纯净控制技术、特殊合金箔材超平控制技术，同时完成了轧机、清洗、拉矫、TA机组等全封闭改造，分切及TA毛毡压力工艺改进等，实现了箔材生产过程洁净化，箔材厚度精度为1微米。在这些关键工艺的支撑下，因瓦合金箔材各项指标达到进口先进水平，这是我国首例从原料熔炼开始到因瓦箔材产出真正完全国产化的产品。它的量产突破了日韩联盟在OLED高端显示领域对我国的掩膜板产品限制与技术封锁，为我国显示产业开辟出一条独立自主的发展道路。

未来在功能实现领域，“手撕钢”将围绕特殊合金（软磁镍基合金）表面粗糙度及涂层处理、不同种材料的复合、激光熔覆、磁控溅射，开发新的市场需求。

第三代“智能”“手撕钢”的储备

习近平总书记指出，抓创新就是抓发展，谋创新就是谋未来。不创新就要落后，创新慢了也要落后。“改革不止，创新不断！”。“手撕钢”创新研发团队始终坚持以习近平新时代中国特色社会主义思想为引领，着眼国际前沿科技研发，立足本职本岗以实际行动加快新产品、新工艺创新和自主研发。近年来，太钢与华为“2012实验室”、华新光电、京东方、荣耀、上海超导、浙江众凌等知名企业创新研发平台紧密协作，对标国际一流，不断超越自我，开展新一代“智能”“手撕钢”系列产品预研，为高端制造业发展提供关键基础材料的保障。在半导体领域，太钢深度分析相关箔材需求，与华为、北方华创等企业合作，开发光刻机双机工作台疏水薄膜相关箔材，目标厚度为0.01毫米，为“卡脖子”领域提供材料支持。

在新能源领域，太钢长期关注动力电池膜电极发展，与比亚迪、宁德时代、潍柴动力、浙江锂盾等企业协同，开发动力电池膜电极用高耐蚀性、高平整度、高塑性的特殊合金箔材，为新一代电池技术发展提供新的更安全可靠的箔材，为铝箔的升级替换提供新的材料选择。同时，太钢与苏州迈为等企业合作，开展太阳能电池板用HJT丝网印刷网板基础箔材开发，为行业开辟新的赛道。

“手撕钢”作为电子领域的核心零部件材料，具备双向控制的传导介质作用，微型电子的发热材料，经过疏水表面处理将会在智能领域小型化。未来“手撕钢”将辐射到硅钢领域的薄化。加入微量元素后，其可具备极高的强度、极强的抗高温能力以及既高强且高韧等综合性能。

在航空、航天领域，太钢开发镍基高温合金箔材系列产品，并与航天二院、钢铁研究总院、商飞等单位合作，开展热红外反射薄膜、深空太阳能电池帆板衬底、大飞机除冰复合材料开发。

在电子温度控制领域，太钢利用极薄带的特殊功能及材料的居里温度，控制发热，生产出更多的智能材料。

在基础工业领域，太钢与清华大学团队合作，开展高精度机床用光栅尺材料开发。

“手撕钢”智能应用需要跨专业、跨领域的交叉学科支持，未来在智能领域，成立跨专业、跨领域的研发团队，吸引国内优秀人才，研发满足我国高精尖需求的微电子、微光伏、高精密机床、军工核电用“手撕钢”。智能“手撕钢”材料的研发，将打破人们对“手撕钢”的认知。“手撕钢”不仅仅是一个产品，还是集理论研究、科技创新、新产品研发于一体的产学研用平台型技术；它的持续创新和广泛应用，将给新一轮产业革命提供动力，必将随着我国高科技领域的快速发展，衍生出更多智能材料的需求。（中国冶金报）